韓志定

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

水系沉積物對原巖具有繼承性，故微觀地球化學信息必然反映一定的宏觀地質(zhì)特征[1]?；谶@一原理，在區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過程中，對南雅地區(qū)1∶5萬水系沉積物資料進行綜合研究，利用因子分析，把錯綜復雜的研究對象歸結(jié)為數(shù)量較少的幾個綜合因子[2]，分析其地質(zhì)地球化學意義，為從整體上認識南雅地區(qū)的地質(zhì)、地球化學特征和找礦規(guī)律提供線索。南雅地區(qū)面積約460 km2。經(jīng)1∶5萬水系沉積物地球化學面積性測量，對水系沉積物樣品進行了測試分析，研究區(qū)內(nèi)地球化學特征，并進一步探討其在地質(zhì)及找礦方面的應用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南雅地區(qū)位于北武夷隆起區(qū)和閩東火山斷坳帶的交會部位，區(qū)域性政和—大埔斷裂帶斜穿該區(qū)。自古元古代以來，區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多期次的構造-巖漿活動，使區(qū)內(nèi)變質(zhì)變形強烈，脆性斷裂、韌性剪切變形以及推覆滑脫構造較為發(fā)育。在元古代變質(zhì)巖中見有超基性巖塊、基性巖塊、硅質(zhì)巖塊、碳酸鹽巖巖塊等。

區(qū)內(nèi)地層分別構成前寒武紀變質(zhì)基底和中—新生代沉積蓋層。前寒武紀變質(zhì)地層有古元古代大金山組及新元古代馬面山(巖)群*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建省區(qū)域地質(zhì)志，2011。收稿日期：2015-07-13作者簡介：韓志定(1982-)，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及地球化學勘查工作。；中—新生代地層有焦坑組、梨山組、長林組、沙縣組及第四紀。古、新元古代變質(zhì)地層在區(qū)內(nèi)廣泛分布，中生代沉積地層在中西部多為斷塊(或斷陷盆地)，呈北東向展布(圖1)。

圖1 南雅地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Schematic geological map of Nanya study area1—第四系；2—沙縣組；3—長林組；4—梨山組；5—焦坑組；6—龍北溪(巖)組；7—大金山組；8—晚侏羅世花崗巖；9—三疊世花崗閃長巖；10—志留紀花崗巖；11—硅質(zhì)巖塊；12—基性巖塊；13—角度不整合；14—逆沖推覆；15—斷層；16—韌性剪切

區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，從古元古代開始就有巖漿侵入，共分為4期。古元古代侵入巖為酸性花崗巖，呈巖枝狀分布于大金山組中；志留紀巖體主要為細粒二云母正長花崗巖及細粒石英閃長巖；晚三疊世巖體分布較為局限，主要為細?；◢忛W長巖；晚侏羅世巖體分布較廣，主要巖性為酸性花崗巖。

區(qū)內(nèi)的構造主要受政和—大埔北東向區(qū)域性斷裂控制，該斷裂帶經(jīng)歷多期次構造活動，在不同時期有不同的構造活動。晉寧—加里東期控制了新元古代變質(zhì)巖地層以及志留紀巖漿巖的分布，韌性剪切較為發(fā)育；印支期處于隆起剝蝕狀態(tài)；燕山期發(fā)育斷陷盆地，控制中生代沉積地層呈北東向展布；喜山期表現(xiàn)為斷裂復活及斷塊差異性隆升。燕山中期逆沖推覆構造廣泛分布于南雅地區(qū)西部。

2 地球化學特征

2014年，在南雅地區(qū)開展1∶5萬水系沉積物地球化學測量工作，采集樣品2 002件，樣品加工采用截取粒級法，樣品過-10～+80目(2.00 mm>d>0.180 mm)。樣品測試由福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局三明實驗室完成，分析Ag、As、Au、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、F、Hg、Mo、Nb、Ni、Pb、Rb、Sb、Sn、V、W、Zn元素(表1)。

表1 南雅地區(qū)地球化學參數(shù)

單位：Hg、Au為ng/g，其它元素為μg/g

注：X1―幾何平均值；X2―算術平均值；S―算術標準離差；Cv―算術變異系數(shù)，為逐步剔除3倍離差的特高值而統(tǒng)計；MAX為最大值；MIN為最小值；N為剔除特高值后參與統(tǒng)計的樣品數(shù)；全省均值為全省水系沉積物測量平均值；區(qū)域背景值、福建省幾何均值資料來源于1∶20萬建甌幅水系沉積物測量地球化學圖說明書。

2.1 元素地球化學背景特征

圖2 南雅地區(qū)元素含量頻數(shù)分布直方圖Fig.2 Frequency distribution histogram of the element content in Nanya study area

(1)由南雅地區(qū)各元素含量頻數(shù)分布直方圖(圖2)表明，各元素含量頻數(shù)分布型式為近似對數(shù)正態(tài)分布，但均存在不同程度的偏離，特別是Ag、Au、Bi、Cd、Mo、Sb、W元素尤為明顯，反映了區(qū)內(nèi)元素大部分受后期不同地質(zhì)作用疊加，經(jīng)歷了不同的地球化學演化旋回。其中Ag、Au 、Bi、Sb、W元素呈明顯的富集，為區(qū)內(nèi)有利成礦元素。

(2)相對于區(qū)域背景值以及福建省幾何平均值，南雅地區(qū)Au、Ni、Cr元素相對富集，As、F元素含量大致相當，其余元素有所貧化，顯示南雅地區(qū)Au、Ni、Cr元素具良好的成礦背景。

(3)南雅地區(qū)變異系數(shù)在0.5～1的元素有Cu、Zn、As、Cd、Co、Ni、Cr、Ba、V，反映了其含量在空間分布上有較大差異。區(qū)內(nèi)其他元素變異系數(shù)均小于0.5。由各元素的最大值與最小值，可見元素在區(qū)內(nèi)的含量域較寬， Cu、Zn是區(qū)內(nèi)有利富集成礦元素。

綜上所述，南雅地區(qū)以富Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素為特征，區(qū)內(nèi)頻繁而強烈的構造運動造成Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素活化、遷移、疊加、富集，是區(qū)內(nèi)有利富集的成礦元素[3]。

2.2 元素因子分析

為探尋區(qū)內(nèi)元素的相關性，采用南雅地區(qū)水系沉積物樣品22個元素分析數(shù)據(jù)進行因子分析。由各元素的方差極大旋轉(zhuǎn)因子解(表2)，取累計方差貢獻55.75%。區(qū)內(nèi)有F1、F2、F3、F4主因子4個。

F1：Cu-Zn-Co-Ni-Cr-V正載荷組合，因子方差貢獻24.40%。以Cu、Co、Ni、Cr、V元素為主，伴有Zn元素，這些元素反映超基性—基性火山巖及鈣鎂質(zhì)淺海相泥質(zhì)、砂質(zhì)、硅質(zhì)細碎屑沉積的地球化學特征，該組合和區(qū)內(nèi)的新元古代變質(zhì)巖關系密切。

F2：Be-Nb-Rb正載荷組合，因子方差貢獻11.78%。這些元素主要分布于酸性巖中[4]，與區(qū)內(nèi)大面積出露的燕山期酸性侵入巖關系密切。

F3：As-Sb-Hg正載荷組合，因子方差貢獻8.80%。As、Sb同為第V主族元素，屬低溫半金屬兩性元素；Hg是熔點很低的金屬元素，具有很強的遷移能力，多與構造活動有關。因此，該組合與北東向政和—大埔斷裂帶分布具有相關性關系。

F4：Pb-Zn-Ag-Cd負載荷組合，因子方差貢獻10.76%。這些元素主要為中低溫元素，常形成中低溫熱液硫化物，為中低溫成礦元素組合。

3 地球化學在地質(zhì)及找礦中的應用

通過因子分析方法，得出4個因子組合，并對各個因子在地質(zhì)以及礦產(chǎn)方面的相關性作了初步闡述。在此基礎上，結(jié)合南雅地區(qū)水系沉積物異常以及地質(zhì)、礦產(chǎn)等特征，研究探討地球化學在地質(zhì)找礦中的應用。為便于對比，繪制了因子組合異?？臻g分布圖(圖3)。

3.1 地球化學在地質(zhì)調(diào)查中的應用

南雅地區(qū)為變質(zhì)巖區(qū)，風化較強，風化層覆蓋厚，給野外地質(zhì)調(diào)查造成了較大的困難，地球化學解譯推斷可作為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的補充。

3.1.1 利用地球化學推斷地質(zhì)體的分布

F1因子組合Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V元素與南雅地區(qū)大面積出露的新元古代變質(zhì)巖關系密切。因子組合元素異常的分布主要集中在高門—大丘村、八外洋，以及石坑—池坑一帶，與野外實測新元古代變質(zhì)巖出露的范圍大致相當，可作為區(qū)分新元古代變質(zhì)巖分布范圍的輔助參考。

表2 南雅地區(qū)各元素方差極大旋轉(zhuǎn)因子解

注：提取方法為主成分分析法、旋轉(zhuǎn)法，具有 Kaiser 標準化的方差最大正交旋轉(zhuǎn)。

圖3 因子組合異?？臻g分布圖Fig.3 The spacial distribution plan of each composite anomaly of factor

F2因子組合Be、Nb、Rb元素與南雅地區(qū)大面積出露的燕山期酸性侵入巖關系密切。該因子組合元素異常的分布主要集中在百丈巖一帶，與百丈巖燕山期酸性巖體出露范圍大致相當。因此，該因子組合可作為推斷燕山期酸性侵入巖分布范圍的參考。

3.1.2 利用地球化學推斷巖體期次

F2因子組合Be、Nb、Rb元素與燕山期酸性侵入巖關系密切。該因子組合元素異常除在百丈巖一帶反映較強外，Nb元素在上巖一帶的晚侏羅世酸性侵入巖中濃集中心套合較好，單元素異常及地球化學異常形態(tài)與巖體的分布區(qū)域大致相似，但Be、Rb元素在該帶幾乎未見有異常反映，表明百丈村巖體與上巖巖體在化學成分上存在差異，可能為不同期次侵入的巖體。

3.1.3 利用地球化學推斷斷裂構造

F3因子組合As、Sb、Hg元素遷移能力強，多與構造活動關系密切。該因子組合元素異常在南雅地區(qū)西側(cè)魯口—獎坑一帶呈北東向分布，與政和—大埔斷裂大致吻合，在南雅地區(qū)中部則呈北東東向分布，與變質(zhì)巖中韌性剪切帶較為吻合。因此，可根據(jù)該因子組合異常來佐證、推斷斷裂構造發(fā)育方向。

3.2 地球化學在找礦中的應用

F4因子組合Pb、Zn、Ag、Cd元素為中低溫成礦元素，分布范圍廣。該因子組合元素異常濃集中心套合較好，主要分布于八外洋、大丘村、石坑一帶，其分布與燕山期酸性巖體的外接觸帶關系密切，可為尋找熱液型鉛鋅多金屬礦提供線索。已發(fā)現(xiàn)的八外洋鉛鋅礦可作為地球化學應用于地質(zhì)找礦的有力證據(jù)。大丘村及石坑一帶是尋找熱液型鉛鋅多金屬礦的有利地段。

Ag元素在獎坑一帶富集，濃集中心套合較好，異常面積較大，該處位于政和—大埔斷裂帶中，逆沖推覆構造較為發(fā)育。表明Ag元素的分布除與Pb、Zn等元素相關外，還與構造密切相關，在構造作用下易發(fā)生元素遷移并富集成礦。已發(fā)現(xiàn)的獎坑銀金礦可作為構造作用下元素遷移成礦的有力證據(jù)。普通村一帶是尋找構造作用下元素遷移形成銀多金屬礦的有利地段。

通過分析，因子組合的地質(zhì)地球化學意義明確，因子組合元素的分布與地質(zhì)體、構造斷裂以及成礦的關聯(lián)性密切，可為地質(zhì)體、構造斷裂的分布提供線索，為確定礦床成因、控礦有利部位等提供理論支持(圖4)。在因子分析過程中，也有一定的地球化學信息損失。而且，受表生風化作用的影響和水系沉積物的有限位移，地球化學信息與地質(zhì)特征的局部不吻合現(xiàn)象也在所難免。

圖4 南雅地區(qū)地球化學推斷圖Fig.4 The infer figure of geochemical in Nanya study area

4 結(jié)論

(1)各元素地球化學特征值表明，南雅地區(qū)以富Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素為特征，且大部分受后期不同地質(zhì)作用疊加，Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素是區(qū)內(nèi)有利富集的成礦元素。

(2)因子分析綜合反映了南雅地區(qū)的地球化學特征，既有利于解決地質(zhì)體識別、構造推斷等問題，又為確定找礦靶區(qū)提供了重要線索。因子分析方法為南雅地區(qū)1∶5萬水系沉積物資料在地質(zhì)調(diào)查中的應用提供了新的途徑。南雅地區(qū)具有找礦潛力的地段有大丘村、石坑村以及普通村一帶。

本文是在1∶5萬建甌、南雅、玉山、西溪幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作的基礎上編寫而成的，系集體工作成果。在成文過程中得到聶童春高級工程師的指導與幫助，并承蒙林才浩教授級高級工程師及夏春金高級工程師對文章提出寶貴的修改意見，在此表示感謝!

1 時艷香，紀宏金，陸繼龍，等. 水系沉積物地球化學分區(qū)的因子分析方法與應用.地質(zhì)與勘探，2004，40(5).

2 王學仁．地質(zhì)數(shù)據(jù)的多變量統(tǒng)計分析．北京：科學出版社，1982.

3 田潤.福建平和霞寨—南勝水系沉積物地球化學特征及找礦遠景分析.福建地質(zhì)，2014，33(2).

4 劉英俊，曹勵明.元素地球化學導論.北京：地質(zhì)出版社，1985.